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淺析咖啡水凈化過濾解決方案
商業(yè)咖啡應(yīng)用的水凈化解決方案
作者：馮路3M中國有限公司陸福瑞
序
咖啡作為世界三大無酒精飲料之一，在世界各地都有很多愛好者,。與令人興奮的可可相比,，自然清新的茶香，浪漫濃郁的咖啡,，幽靜的香味讓人流連忘返,。起源于埃塞俄比亞高原的咖啡飲品在歐美國家和地區(qū)獲得了極大的普及，而在古老的東方大地,，傳統(tǒng)文化與西方文明交織,，促使咖啡飲品走進家庭、辦公室和各種社交場合,。在街角別致的精品咖啡店里追尋若隱若現(xiàn)的記憶,，或者在無處不在的連鎖咖啡店里和三兩個朋友聊聊天，已經(jīng)成為人們追求時尚和現(xiàn)代生活的縮影,。
對咖啡水質(zhì)的要求
咖啡的獨特風味來源于人們的味覺和嗅覺體驗,。一杯咖啡飲料主要由水組成。咖啡本身含有咖啡因,、單寧酸,、蛋白質(zhì)、蔗糖,、礦物質(zhì)等成分,。這些物質(zhì)與水混合提取其甜、香,、酸、醇的味道,?？Х蕊嬃系馁|(zhì)量很大程度上受水質(zhì)的影響。
1.咖啡味道的影響
中國幅員遼闊,，水資源分布不均,。近幾十年來，經(jīng)濟的快速發(fā)展對自然水體造成了一定的污染,。由衛(wèi)生部和國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布的《飲用水衛(wèi)生標準》(GB5749-2006)采用了106項指標來規(guī)范和監(jiān)督飲用水的質(zhì)量,。但是飲用水的質(zhì)量滿足不了咖啡水的需求。比如水中的游離氯可以抑制市政自來水管網(wǎng)中細菌和微生物的繁殖,，但余氯產(chǎn)生的異味對咖啡飲料的口感有負面影響,。國家標準范圍0-1000mg/L總?cè)芙夤腆w(TDS)處于高值范圍，水的濃稠味道會掩蓋咖啡本身的味道,，而TDS含量低會導致咖啡提取不充分,，香氣撲鼻但口感平淡。
2.設(shè)備使用和維護的影響
水中鈣鎂的高硬度容易在咖啡機內(nèi)部的發(fā)熱部件表面形成沉積物,，即水垢,，堵塞蒸汽和水管道，導致設(shè)備無法正常使用,。尤其是在華北,、西北等水硬度較高的地區(qū)，水垢導致的咖啡機設(shè)備故障大大增加了使用成本,。
美國精品咖啡協(xié)會(SCAA)對咖啡沖泡水的品質(zhì)進行了詳細的定義,，其與國內(nèi)舒明豪123的部分參數(shù)對比如下表所示。從對比中可以發(fā)現(xiàn),，飲用水的標準與咖啡沖泡用水的要求相差很大,。
咖啡水凈化常用過濾技術(shù)
隨著我國國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展，凈水市場也蓬勃發(fā)展,，在引進國外先進技術(shù)和自主創(chuàng)新的雙模式推動下,，我國過濾技術(shù)水平快速提升。在咖啡水凈化領(lǐng)域，超濾,、反滲透,、離子交換、活性炭過濾應(yīng)用廣泛,。
1.超濾
超濾是一種膜過濾技術(shù),，根據(jù)操作條件可分為死端過濾和錯流過濾。能攔截顆粒雜質(zhì)和大分子有機物,，有效降低水中濁度和細菌*1,。超濾的優(yōu)點是運行費用低，缺點是功能性差,。它不能去除水中余氯的異味,，也不能解決鈣鎂離子引起的水垢問題，更不能調(diào)節(jié)水的總?cè)芙夤腆w含量(TDS)來滿足高品質(zhì)咖啡的沖泡要求,。
2.反滲透
中國在反滲透技術(shù)的應(yīng)用方面走在世界前列,。無論是在海水淡化、鍋爐補給水,、電子行業(yè)超純水還是中水回用等領(lǐng)域,，反滲透海水淡化技術(shù)都擁有巨大的市場份額。反滲透技術(shù)具有優(yōu)異的脫鹽效果,，不僅可以截留水中的顆粒雜質(zhì)和細菌,，去除水中的鈣鎂離子以減少水垢，還可以降低總?cè)芙夤腆w含量(TDS),。目前反滲透膜元件產(chǎn)水量較低,，商用純水機大多配有外置儲水箱，以滿足高峰期的峰值用水需求,。反滲透技術(shù)也有一些缺點,，比如內(nèi)部部件多，結(jié)構(gòu)相對復雜,，對運行維護要求高,。同時，反滲透技術(shù)產(chǎn)生一定比例的廢水排放(1:1至133603),，這似乎與當今越來越重視綠色節(jié)能環(huán)保背道而馳,。但反滲透純水作為咖啡沖泡水時，由于其總?cè)芙夤腆w(TDS)低,、礦物質(zhì)少,、PH值偏酸性，容易造成咖啡萃取不充分,、口感平淡,、酸度突出,。
3.離子交換
離子交換技術(shù)在海水淡化工藝中應(yīng)用較早，主要用于水處理的軟化和凈化,。其原理是利用離子交換樹脂所攜帶的官能團來置換水中的陰陽離子,，從而達到脫鹽的目的。在商用咖啡水凈化的應(yīng)用中,，離子交換技術(shù)大多以軟水器的形式出現(xiàn),。鈉軟化樹脂是用來置換水中的鈣鎂離子，鈣鎂離子留在樹脂上,，而鈉進入水中,，從而降低鈣鎂硬度和水垢。離子交換軟化技術(shù)對鈣鎂硬度的去除能力很強,，阻垢效果明顯,。非常適合水硬度高，水垢問題嚴重的地區(qū),。缺點是離子交換后水中鈉離子含量明顯增加,，降低了咖啡的口感體驗,。以總硬度為400 mg/L,、鈉含量為20 mg/L的原水為例，經(jīng)過軟水機后,，鈉離子含量增加到200 mg/L左右,，遠遠超過咖啡沖泡水的推薦范圍，有可能超過《生活飲用水衛(wèi)生標準》的上限,。因此,，建議將軟水器作為設(shè)備用水的技術(shù)手段，代替咖啡水或飲用水,，主要目的是減少因水垢引起的設(shè)備故障,。
4.活性碳
活性炭對污染物有很好的吸附能力。由于其巨大的比表面積(每克活性炭的表面積可達600m2左右),，活性炭能有效去除水中的余氯,、異味和揮發(fā)性有機物，對改善飲料口感效果顯著,。它廣泛應(yīng)用于水處理技術(shù)中,。單純的活性炭過濾功能比較單一，所以活性炭過濾往往與其他過濾技術(shù)結(jié)合使用,。
5.微孔（微量）過濾…
微濾又稱微孔過濾,，是指水在一定壓力下通過纖維網(wǎng)過濾介質(zhì)，水中的沉淀物,、鐵銹和一些膠體雜質(zhì)被截留,，允許大分子有機物和無機鹽通過。在咖啡水凈化領(lǐng)域，經(jīng)常使用聚丙烯熔噴濾芯和聚丙烯折疊濾芯,，其特點是貨源充足,。但它們的功能都比較單一，不能去除異味,、水垢和改變水中的總?cè)芙夤腆w含量(TDS),。
通過以上過濾技術(shù)的對比可以發(fā)現(xiàn)，在水硬度較高,、水垢問題嚴重的地區(qū),，反滲透技術(shù)可以更好地滿足咖啡純凈水的過濾凈化要求，去除水中的顆粒雜質(zhì)和異味,，降低鈣鎂離子的含量,，以減少水垢造成的設(shè)備故障，但要注意避免反滲透純水機出水總?cè)芙夤腆w含量(TDS)低造成的咖啡提取不充分的問題,。然而,，在總?cè)芙夤腆w(TDS)和水硬度低的地區(qū)，為了保持水中的某些礦物質(zhì)成分,，這是不必要的
M咖啡廳選用3M SGLP2-BL混水過濾系統(tǒng),。這種過濾系統(tǒng)的特點是可以根據(jù)咖啡風味的不同要求，任意調(diào)節(jié)出水的TDS值,，充分發(fā)揮水質(zhì)對咖啡的刺激作用,。優(yōu)點是能有效避免純水總?cè)芙夤腆w含量(TDS)低對咖啡萃取酸味的負面影響，同時能適應(yīng)我國地理跨度大,、原水水質(zhì)差異大的國情,。
3MLP2-BL混水過濾系統(tǒng)集成了反滲透和活性炭微濾技術(shù)的優(yōu)點，可以手動混合反滲透純水和不純水,，從而獲得理想的水質(zhì),。同時，一級和二級膜濾芯的設(shè)置有效減少了廢水排放量,，內(nèi)置無電供水泵大大降低了維護成本,。
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通過對M餐廳全國30家餐廳的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測發(fā)現(xiàn),，在不同原水水質(zhì)條件下(TDS峰值350mg/L,，下限值110mg/L)，出水通過3M SGLP2-BL混水過濾系統(tǒng)后,，總?cè)芙夤腆w(TDS)檢測值穩(wěn)定在要求的50-100mg/L范圍內(nèi),，有效保證了咖啡沖泡水質(zhì)的穩(wěn)定性。
好水,，好卡
隨著咖啡知識和文化的深入傳播,，咖啡市場面臨著更好的發(fā)展機遇,。水是咖啡甘甜的載體，讓一杯好的咖啡包羅萬象,，呈現(xiàn)出不同的味道和香氣,，猶如海納百川，豐富多彩,。
*1以大腸桿菌為指示菌
作者簡介：
馮福瑞(1979.07),，男，環(huán)境工程專業(yè),，曾就讀于武漢理工大學資源與環(huán)境工程學院,、同濟大學環(huán)境科學與工程學院。畢業(yè)后從事水處理工程及過濾產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)工作,，現(xiàn)就職于3M中國有限公司,。
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咖啡機都是需要使用的軟水,，也就是純凈水,，因為咖啡機需要用鍋爐加熱水，用90度以上的水提取咖啡,。
如果用硬水,，會產(chǎn)生大量水垢,，咖啡機壽命會縮短,。但是，凈化水也會含有礦物質(zhì),，所以會產(chǎn)生水垢,。因此，你的咖啡機需要偶爾維護一下,。具體保養(yǎng)要看使用情況,。
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