Причины образования накипи в чайнике. Как избежать ее появления?

В статье рассматриваются причины образования твердой накипи на поверхности кухонного инвентаря, в котором осуществляется кипение воды: чайники, кастрюли и т.д. Какой способ кипячения и какие системы водоподготовки использовать для того чтобы избежать или значительно снизить скорость образования накипи. Так же в статье акцентируется внимание на возможное значительное влияние химического состава воды на вкус приготовляемой пищи, даже в случае соответствия этой воды требованиям СанПиН «Питьевая вода».

В условиях кипячения воды, соответствующей требованиям для питьевой воды для приготовления пищи, единственным твердым осадком, выделяющимся из воды может быть только карбонат кальция (CaCO₃). Выпадение сульфата кальция и гидрата магния может происходить только при условиях, которые получить на обычной кухне довольно сложно. Пожалуй, кроме одного случая. Когда в чайник постоянно подливать немного воды и интенсивно его кипятить. В этом случае вода в чайнике насытится солями, присутствующими в исходной воде и со временем возможно выпадение крайне сложно удаляемой сульфатной накипи.

Обо всем по порядку. Для начала рассмотрим обычней электрический чайник. Что происходит с водой имеющий химический состав, соответствующий требованиям, предъявляемым к питьевой воде?

Давайте запишем стандартный химический состав питьевой воды свойственный для большинства полноводных рек России.

Катионы:

Кальций (Ca) – 1,0 – 3,5 мг-экв/л

Магний (Mg) – 0,5 – 2,5 мг-экв/л

Натрий (Na) – 0,5 – 1 мг-экв/л

Анионы:

Бикарбонаты (HCO₃) – 1,5 – 3,0 мг-экв/л

Сульфаты (SO₄) – 0,5 – 1,0 мг-экв/л

Хлориды (Сl) – 0,5 – 1,0 мг-экв/л

Все катионы и анионы, входящие в химический состав воды, при кипячении не претерпевают изменений кроме одного, бикарбоната (НСО₃). Бикарбонат ион в процессе кипячения воды постепенно разлагается на два химических соединения. Это углекислый газ (СО₂) и карбонат ион (СО₃). Карбонат ион взаимодействует с водой и образуется гидрат (ОН). Это приводит к повышению значения рН воды.

(НСО₃)₂ = Н2О+СО₂ + СО₃

CO₃ + H₂O = OH + HCO₃

В этом легко убедится прокипятив питьевую воду из-под крана и обнаружив, что ее рН вырос по сравнению с исходным значением рН некипяченой воды. Чем дольше вы кипятите воду, тем выше будет значение рН этой воды. Это говорит о том, что в воде начинают появляться карбонат ионы и при наличии в воде ионов кальция они выпадают в осадок в виде всем известной светлой накипи (CaCO₃), на внутренней поверхности чайника.

Этот процесс происходит из-за того, что углекислый газ удаляется с паром из воды при ее кипячении.

Как же с этим бороться?

Очевидно, что если убрать из воды ионы кальция, то и накипи не будет. И именно здесь присутствует определенное недопонимание. Если вы при помощи Na – катионирования заместите все содержащиеся в воде катионы кальция на катионы натрия, то получите воду, в которой в качестве катионов будет содержаться только натрий. Это приведет к тому, что даже при непродолжительном кипячении такой воды ее значение рН значительно вырастит. Фактически вы получите воду, в которую вы сами не специально добавили немного каустической соды (NaОН). Я думаю это значительно скажется на вкусе чая или кофе. Значение рН такой воды может быть значительно больше 9,0 ед. рН, что сразу исключает ее из разряда питьевой (норма рН для питьевой воды 6,0 – 9,0).

То есть всё очень просто. Когда из воды выделяется углекислый газ, то автоматически образуется карбонат (СО₃) из бикарбоната (НСО₃). Дальше карбонат либо прореагирует с кальцием и выпадет в осадок в виде накипи (CaCO₃), либо останется с растворимым натрием и в результате гидролиза (взаимодействия с молекулами воды) образует гидрат натрия (каустическую соду — NaOH) и повысит значение рН воды.

Природа мудра, и она конечно предусмотрела возможность кипячения воды без сильного увеличения ее значения рН. Т.е. часть карбонатов выпадает в осадок, а часть повышает рН. Потому что в исходной воде есть и кальций, и натрий. Если в исходной воде был бы только натрий (умягченная вода), то высокое значение рН кипящей воды значительно бы портило вкус пищи. Если был бы только кальций, то такую воду вообще нельзя отнести к питьевой, т.к. ее рН был бы значительно ниже 6 ед. р.Н. Из-за содержания в ней большого количества углекислого газа для поддержания углекислотного равновесия.

Поэтому очень хорошо, что в исходной питьевой воде есть и кальций, и натрий. Просто необходимо соблюдать простые правила кипячения воды в чайнике. Прежде всего, если хотите попить чая, то необходимо каждый раз выливать из чайника остатки воды и наливать свежую питьевую воду. Если этого не делать и каждый раз на остаток уже щелочной и склонной к выпадению накипи воды доливать свежую, то вы очень быстро получите накипь в чайнике и высокий рН кипяченой воды. Т.е. все неприятности сразу. Поэтому весь объем свежей воды должен быть прокипячен только один раз. Второй раз необходимо кипятить только новую порцию свежей воды. И второе, действительно ли необходимо для заваривания чая крутой кипяток? Это конечно дело вкуса. Но если воду в чайнике нагревать до 70-80 ⁰С и на каждое кипячение наливать свежую воду, то для питьевой воды накипи в чайнике не будет вообще и значение рН кипяченой воды практически не будет повышаться по отношению к рН исходной воды.

Теперь давайте рассмотрим, что происходит при варке супа. Основное отличие от чайника, что в кастрюле при варке супа происходит длительное кипение одного объема воды. Если готовить на полностью умягченной воде, то можно получить вообще непонятно что, а не вкусное блюдо. Длительное кипение удаляет углекислый газ и соответственно значение рН повышается. Конечно органические кислоты из овощей будут компенсировать избыточное значение рН воды супа, но этот процесс явно не предусматривается технологией приготовления и скорее играет роль фактора повезет-не повезет. Поэтому по возможности при приготовлении супа лучше не использовать активное кипение воды в кастрюле, тем более длительное, и не использовать исходную умягченную воду. Если в чайнике при использовании нехитрых приемов можно избежать накипи или значительно уменьшить скорость ее образования, то в кастрюле сделать так не получиться. Но в кастрюле при использовании питьевой воды накипь образуется довольно медленно, вероятно из-за присутствия органических кислот некоторых овощей. Поэтому редкая периодическая промывка кастрюль лимонной кислотой не должна вызывать затруднений.

В заключении хочу сказать, что химический состав природной питьевой воды довольно сбалансирован и лучше его не менять путем увеличения или уменьшения того или иного иона. И если требуется уменьшить содержание только ионов жесткости, то лучше использовать обратный осмос. В этом случае уменьшиться содержание всех ионов, но сохраниться их примерная пропорция. Потому что мембрана обратного осмоса все же имеет немного большую селективность по отношению к двухвалентным ионам. Для коммерческого применения можно использовать подмес после осмоса для корректировки химического состава.

Если исходная вода не соответствует требованиям, предъявляемым к питьевой воде, то желательно, чтобы доведением такой воды до норм питьевой занимался специалист. Потребуется учесть очень много аспектов, а некачественная вода значительно ухудшает качество жизни.