コーヒーと水について考えてみよう！

はい、colorful beansです。

今回の記事は、コーヒーの生産や抽出に際して非常に大切な水についてです。

どんなブログになるか筆者の私も未知数な部分が多いですし、なんか訳わからない内容になってしまう危険性もありますが、まぁいってみましょうｗｗｗ

水とは科学的な観点より解説
コーヒー栽培と水・雨との関係性
軟水と硬水について
コーヒー栽培地域（コーヒーベルトの国々）は軟水？硬水？
コーヒーの抽出時の関係性
お湯の温度による抽出効率・特徴
水出しコーヒーの特徴
日本の水について
後書き

水とは科学的な観点より解説

水は、分子式H2Oで表される化合物で、酸素原子2つと水素原子1つから構成されます。水は地球上で最も一般的な物質であり、地表の約71％を覆っています。生命にとって重要な役割を果たし、人間の体の約60％は水でできています。

水は、液体、固体（氷）、および透過（水蒸気）の状態で存在することができます。氷は、水が凍結するときに形成され、密度が液体の水よりも低く、水面に段差があるため、地球上の多くの生物の生存環境を提供しています。に形成され、大気中に存在し、雲や降水物（雨、雪、霧など）の形で地球上に戻ります。

水は、化学反応においても重要な役割を果たしています。水は、酸化反応や還元反応に参加することができ、また、水は、弱い酸または塩基として働くこともできます。反応の速度を調節し、酸性または塩基性の環境を把握することができます。

水の性質は、水素結合と呼ばれる特別な相互作用によって決定されます。水素結合は、水分子の極性と相関しており、水分子同士を引き合わせることができます。表面張力や比熱、境界、沸点などの高い性質をもたらします。

水は、人間や動植物の健康に重要な役割を担っています。水は、体内の物質を輸送し、体温を調節し、代謝に必要な反応を促進します。農業用水としても重要であり、世界中で水不足の問題が深刻化しています。

コーヒー栽培と水・雨との関係性

コーヒーの栽培は、水と雨の量が重要な役割を果たします。コーヒーの木は、水を必要とし、適度な水分量がなければ十分な収量を得ることができません。（当然ですけどね）

コーヒーの木は、比較的高い山脈の山岳地帯で栽培されます。このような環境では、高い雨量が必要となりますが、降水量が多すぎると、水は根の深い層まで浸透せず、酸素不足になり、根の成長が認められます。さらに、高温多湿の環境下では、カビや細菌などの病気が発生するリスクが高くなります。

コーヒーの木は、適度な水分と日光を必要とするため、通常、多雨季と乾燥季がある熱帯地域で栽培されます。このような環境では、植物は乾燥した季節に水分を蓄え、多く雨期には栄養素を吸収し、収穫期に優れた品質の豆を生産することができます。

また、豆の品質や味わいにも雨の量が影響します。

総じて、コーヒーの栽培においては、適度な降雨量と乾燥期間が必要です。適度な水分量を維持するために、灌漑システムを導入することも一般的です。そのために、排水システムを設置することも重要です。

軟水と硬水について

誰しも分かる水の種類というと軟水と硬水ですよね。軟水と硬水は、水に溶けているミネラル成分の量によって区別されます。

軟水は、主に洗浄、カリウム、マグネシウム、カルシウムのイオンを含む水です。これらのイオンは、水に容易に溶解するため、水の濃度が比較的低い場合があります。また、軟水は、石鹸との反応が少ないため、洗剤やシャンプーの泡立ちがよく、肌の乾燥を防ぐことができます。

一方、硬水は、主にカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムなどのイオンを含む水です。これらのイオンは、水に溶解するのに時間がかかり、水の濃度が比較的高い場合があります。硬水は、石鹸と反応し、不溶性の塩を生成するため、泡立ちが悪く、洗い上がりもきれいになりにくいといった問題があります。

さらに、硬水は、鉄やアルミニウムの含有量が多い場合、水の色や味に影響を与える場合があります。水道管や湯沸かし器の内部に付着し、劣化や故障の原因となることもあります。

総じて、軟水は、洗浄、カリウム、マグネシウム、カルシウムなどの成分を少量にして、石鹸との反応が少ないため、洗浄効果が高く、肌の乾燥を防ぐ効果がある一方、硬水は、カルシウムやマグネシウムなどの成分を多量投入し、石鹸と反応して洗浄効果が低下し、水道管や機器の劣化や故障の原因となります。

コーヒー栽培地域（コーヒーベルトの国々）は軟水？硬水？

コーヒーベルトと呼ばれる地域は、南緯23.5度と北緯23.5度の間に位置する地域で、アフリカ、南アメリカ、中央アメリカ、アジアなどに広がりますが、一般的には硬水傾向が強い傾向にあります。

例えば、中南米のコロンビアやブラジル、アフリカのエチオピアやケニアなどのコーヒー生産地では、地下水が主な水源となっており、この地下水は、石灰岩層や火山岩層を経由しているため、多くのカルシウム、マグネシウム、鉄、アルミニウムなどのミネラル成分を含む硬水が一般的です。

一方、アジアの一部のコーヒー生産地では、台風やモンスーンの影響を受けることがあり、降水量が多く、軟水の場合もあります。比較的軟水が供給される地域として知られています。

一般的にコーヒー生産地で供給される水は、軟水と比較して硬度が高い傾向があるため、コーヒー豆の品質や味にも影響を与えている可能性は十分にあるので、硬水との相性が良いと言えるのかもしれませんね。

コーヒーの抽出時の関係性

コーヒーを抽出する際に使用する水の硬さによって、抽出されるコーヒーの風味や品質が変化することがあります。

まず、軟水とは、主に評定や電解などのイオンが多く含まれる水のことを指します。軟水は、コーヒー豆から抽出されるコーヒーの風味を引き立たせます。コーヒーの抽出に必要な温度に早く到達するため、抽出時間が短くなる傾向があり、日本人である私には美味しく感じます。

一方、硬水とは、主にカルシウムやマグネシウムなどの金属イオンが多く含まれる水を指します。硬水は、コーヒーの風味に圧倒されますが、硬さが高い場合には、コーヒーの抽出に必要な温度に到達するのに時間がかかるため、抽出時間が長くなる傾向があります。それがコーヒーの風味出しを阻害しているように感じています。

ただし、コーヒーの風味は個人の好みによって異なるため、軟水や硬水どちらが当てはまるかは一概に言えません。また、硬水を使用する場合には、コーヒーメーカーや抽出器具の清掃によって金属イオンの付着を防ぐことが重要ですので、手間は掛かると言えるかもしれませんが、軟水でも手入れは少なからず必要です。

エスプレッソの名国イタリアは、皆さんもご存知とは思いますが硬水です。ドリップでは軟水が相性良く感じ、エスプレッソでは硬水が相性良く感じることもあるかもしれませんね。

硬水と軟水を沸騰させた時に成分に変化はあるのでしょうか？

硬水には、カルシウムやマグネシウムといった金属イオンが多く含まれています。これらのイオンは、水と反応してカルシウムイオンやマグネシウムイオンを形成し、水に溶けます。お湯を沸かすと、これらのイオンがより沈着しやすくなります。つまり、硬水を沸かした場合には、お湯に白い固体が付着するようになります。これを「水垢」と呼びます。

これらのイオンは、水と反応してイオン化されますが、このイオン化されたイオンは、100℃のお湯の状態では固体化します。そのため、軟水を沸かしても、水垢の発生は少ないか、ほとんどありません。

このように、硬水と軟水では、お湯を沸かす際に微妙な違いがあります。ただし、これらの違いは、一般的には非常に小さいため、普段の生活にはあまり影響を与えません。

お湯の温度による抽出効率・特徴

コーヒー豆から抽出される成分には、カフェインや酸、糖類、タンニンなどがあり、それらの抽出にはお湯の温度が大きく影響します。一般的に、低温で抽出すると、酸味が強く、高温で引き抜くと苦味が強くなります。

以下に、お湯の温度帯でのコーヒー抽出効率の違いを解説します。

70℃以下お湯の温度が70℃以下だと、コーヒー豆からは酸味が主に抽出されます。この温度帯では、カフェインの抽出量が少なく、苦味は抑えられます。

70℃～80℃ お湯の温度が70℃から80℃程度だと、酸味と甘味が強く抽出されます。カフェインの抽出量はやや増えますが、苦味はまだ抑えられます。

80℃～90℃ お湯の温度が80℃から90℃程度だと、酸味、甘味、苦味のバランスがよくなります。カフェインの抽出量も増えます。

90℃以上お湯の温度が90℃以上だと、味が苦く強く抽出されます。酸味はやや減り、甘味もやや減少します。カフェインの抽出量は最大になります。

お湯の温度が高いほど、抽出効率は高くなりますが、味が強くなります。そのため、個人の好みやコーヒー豆の種類によって、適切な温度帯が異なる場合があります。

水出しコーヒーの特徴

上述よりも低温となると、水出しコーヒーと氷出しコーヒーですよね。水出しコーヒーは、常温または冷水でゆっくりと時間をかけて抽出する方法です。そのため、熱湯で抽出する場合と比べて、コーヒーの風味や味わいが異なります。水出しコーヒーの特徴をいくつか挙げてみます。

酸味が少なく、まろやかな味わい：水出しコーヒーは、熱湯で抽出する場合と比べて、酸味が少なく、まろやかな味わいが特徴です。また、苦味も少ないため、飲みやすいコーヒーとして人気があります。
清涼感がある：常温または冷水でゆっくりと時間をかけて抽出するため、水出しコーヒーは、冷たいコーヒードリンクとして楽しむことができます。特に夏場には、清涼感があるため、さわやかな飲み物として人気があります。
香りや味わいが豊かに感じられる：熱湯で抽出する場合には、香りや味わいの一部が蒸気となって飛んでしまいますが、水出しコーヒーはそのことがないため、豊かな香りや味わいが楽しめます。
コーヒー豆の個性を楽しめる：水出しコーヒーは、コーヒー豆の個性をよりダイレクトに感じることができます。そのため、高品質なコーヒー豆を使用した水出しコーヒーは、コーヒー豆の味わいを楽しむことができます。
簡単に作れる：熱湯で抽出する場合と比べて、簡単に作ることができます。コーヒードリッパーやフレンチプレスなどの道具を使用する必要がなく、水出し用のボトルやポットがあれば、簡単に水出しコーヒーを作ることができます。

以下は、氷出しコーヒーの特徴です。

清涼感がある氷を使用するため、冷たくて清涼感があるコーヒードリンクとして楽しむことができます。特に夏場には、暑い日にぴったりのドリンクとして人気があります。
酸味が強く、爽やかな味わい出しコーヒーは、熱湯で抽出する場合と比べて、酸味が強く、フルーティーで爽やかな味わいが特徴です。また、苦味も少ないため、飲みやすいコーヒーとして人気があります。
香りが豊かで、豆本来の味わいが楽しめる氷出しコーヒーは、熱湯で抽出する場合と比べて、豆本来の味わいをダイレクトに感じることができます。また、香りが豊かで、コーヒー豆の個性を楽しむことができます。
氷を利用するため、コクや味わいが若干薄い印象です。熱湯で抽出する場合と比べてみると、非常に抽出効率は落ち、時間が掛かります。とはいえ、爽やかな味わいがあるため、暑い日にはぴったりのドリンクとなります。

日本の水について

一般的な日本の水道水は、水道処理場で沈殿、濾過、消毒などの処理を受けた上で供給されるため、水質基準に適合した安全な水となっています。くみ上げられ、浄水処理を受けた上で供給される場合が多いです。

それぞれの成分については、一般的な日本の水道水は主に水素イオン濃度（pH）、塩素、硬度、アルカリ度、鉄、マンガンなどが含まれます。地下水は、場所によって成分が異なりますが、一般的にはカルシウム、マグネシウム、触媒、硬度などが含まれます。雨水は大気中の汚染物質や微粒子を含むため、酸性度が高くなります。

ただし、地下水や雨水は地域によって差があり、特定の成分が多く含まれる場合もあります。また、地下水については、地下水の汲み上げ方や地下水脈の深さによっても成分が異なるため、注意が必要です。

筆者の所在地で調査してみた！

愛媛県西条市の水道水質検査結果は、西条市のホームページや愛媛県のホームページなどで公表されています。以下は、平成32年度の調査結果から得られる一部の数値例です。

pH: 7.4-7.9
塩素濃度：0.20～0.46mg/L
硬度: 38-68 mg/L（カルシウムに劣る）
アルカリ度: 40-78 mg/L（炭酸水素イオンに勝る）
鉄：0.01～0.03mg/L
マンガン：0.001～0.002mg/L
なお、地下水や雨水の成分については、地域や季節によって大きく異なる場合があるため、一概に数値で表すことはできません。

東京都水道局のホームページによると、東京都の水道水質検査結果は以下のようになっています（2022年現在）。

pH: 7.0-8.1
塩素濃度：0.06～0.32mg/L
硬度: 26-45 mg/L（カルシウムに劣る）
アルカリ度: 23-50 mg/L（炭酸水素イオンに飽和）
鉄：0.001～0.03mg/L
マンガン：0.001～0.02mg/L
なお、地下水や雨水の成分については、東京都全域について一定の数値を示すわけではありません。