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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(guó)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(guó)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(jìn)家庭,、辦公室和各種社交場(chǎng)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(gè)朋友聊聊天,，已經(jīng)成為人們追求時(shí)尚和現(xiàn)代生活的縮影,。
對(duì)咖啡水質(zhì)的要求
咖啡的獨(dú)特風(fēng)味來源于人們的味覺和嗅覺體驗(yàn)。一杯咖啡飲料主要由水組成,?？Х缺旧砗锌Х纫颉螌幩?、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,。咖啡飲料的質(zhì)量很大程度上受水質(zhì)的影響,。
1.咖啡味道的影響
中國(guó)幅員遼闊,，水資源分布不均。近幾十年來,，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)自然水體造成了一定的污染,。由衛(wèi)生部和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布的《飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)采用了106項(xiàng)指標(biāo)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(xì)菌和微生物的繁殖,，但余氯產(chǎn)生的異味對(duì)咖啡飲料的口感有負(fù)面影響,。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(huì)掩蓋咖啡本身的味道,，而TDS含量低會(huì)導(dǎo)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(hù)的影響
水中鈣鎂的高硬度容易在咖啡機(jī)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(dǎo)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(dǎo)致的咖啡機(jī)設(shè)備故障大大增加了使用成本,。
美國(guó)精品咖啡協(xié)會(huì)(SCAA)對(duì)咖啡沖泡水的品質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的定義,，其與國(guó)內(nèi)舒明豪123的部分參數(shù)對(duì)比如下表所示。從對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn),，飲用水的標(biāo)準(zhǔn)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(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定發(fā)展,，凈水市場(chǎng)也蓬勃發(fā)展,，在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和自主創(chuàng)新的雙模式推動(dòng)下，我國(guó)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(cuò)流過濾,。能攔截顆粒雜質(zhì)和大分子有機(jī)物，有效降低水中濁度和細(xì)菌*1,。超濾的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低,，缺點(diǎn)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(guó)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(bǔ)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(chǎng)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(xì)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(jī)大多配有外置儲(chǔ)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(diǎn)，比如內(nèi)部部件多,，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,，對(duì)運(yùn)行維護(hù)要求高。同時(shí),，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(dāng)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(shí),，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(tuán)來置換水中的陰陽(yáng)離子,，從而達(dá)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(jìn)入水中,，從而降低鈣鎂硬度和水垢,。離子交換軟化技術(shù)對(duì)鈣鎂硬度的去除能力很強(qiáng)，阻垢效果明顯,。非常適合水硬度高,，水垢問題嚴(yán)重的地區(qū)。缺點(diǎn)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(yàn),。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(jī)后,，鈉離子含量增加到200 mg/L左右,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)》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(duì)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(dá)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(jī)物，對(duì)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(jī)物和無機(jī)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(diǎn)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(duì)比可以發(fā)現(xiàn),，在水硬度較高、水垢問題嚴(yán)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(jī)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(diǎn)是可以根據(jù)咖啡風(fēng)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(duì)咖啡的刺激作用。優(yōu)點(diǎn)是能有效避免純水總?cè)芙夤腆w含量(TDS)低對(duì)咖啡萃取酸味的負(fù)面影響,，同時(shí)能適應(yīng)我國(guó)地理跨度大,、原水水質(zhì)差異大的國(guó)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(diǎn),，可以手動(dòng)混合反滲透純水和不純水,，從而獲得理想的水質(zhì)。同時(shí),，一級(jí)和二級(jí)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(hù)成本。
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通過對(duì)M餐廳全國(guó)30家餐廳的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測(cè)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(cè)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(shí)和文化的深入傳播，咖啡市場(chǎng)面臨著更好的發(fā)展機(jī)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(jiǎn)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(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院,、同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)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(guó)有限公司,。
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咖啡機(jī)都是需要使用的軟水,，也就是純凈水，因?yàn)榭Х葯C(jī)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(huì)產(chǎn)生大量水垢,，咖啡機(jī)壽命會(huì)縮短,。但是，凈化水也會(huì)含有礦物質(zhì),，所以會(huì)產(chǎn)生水垢,。因此，你的咖啡機(jī)需要偶爾維護(hù)一下,。具體保養(yǎng)要看使用情況,。
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