3米正式住宅凈化前一周
咖啡凈水過濾解決方案分析
the water purification solution for commercial coffee application
作者：3M中國有限公司陸豐弗雷德路
前言
咖啡是世界三大非酒精飲料之一,，全世界有很多愛好者。與刺激性的可可相比,，自然清新的茶香,，咖啡浪漫恬淡的香氣，讓我印象深刻,。起源于埃塞俄比亞高原的咖啡飲料在歐美國家和地區(qū)得到很大的普及,，在古代東方土地上，傳統(tǒng)文化和西方文明混雜在一起,，使得咖啡飲料進(jìn)入家庭,、辦公室和各種社交活動。在街角時髦的精品咖啡館里追求隱隱的記憶,，或在隨處可見的連鎖咖啡店里和三四兩個朋友聊天,，成為了追求時尚和現(xiàn)代生活的人的縮影。
對咖啡水質(zhì)的要求,。
咖啡飲料的獨特味道來自人們的味覺和嗅覺經(jīng)驗,。一杯咖啡的飲料大部分是由水組成的?？Х缺旧砗锌Х纫?、單寧酸、蛋白質(zhì),、甘蔗,、礦物質(zhì)等多種成分，這些物質(zhì)與水混合,，提取出甜味,、香氣、酸味和酒精氣味,。水質(zhì)的好壞在很大程度上取決于咖啡飲料的質(zhì)量,。
1.咖啡口感的影響
我國幅員遼闊，水資源分布不均,，幾十年來高速經(jīng)濟(jì)發(fā)展對自然水域造成了一定程度的污染,。衛(wèi)生部和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會聯(lián)合發(fā)布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 (GB5749-2006)》采用了106項指標(biāo)，對生活飲用水水質(zhì)進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)督,。但是生活飲用水水質(zhì)不能滿足咖啡用水的需求,。例如，水中的游離氯可以抑制污水管網(wǎng)中細(xì)菌微生物的繁殖,，但余氯的氣味對咖啡飲料的口感有負(fù)面影響,。國家標(biāo)準(zhǔn)范圍為0-1000mg/L的總可溶性固體含量(TDS)在較高的數(shù)值區(qū)間，較厚的水質(zhì)味覺覆蓋了咖啡本身的口感，TDS含量過低,，咖啡提取不足,，香氣濃郁，但口感平淡,。
2.設(shè)備使用和維護(hù)的影響
水中高鈣鎂的硬度會在咖啡機(jī)內(nèi)部的加熱部件表面堵塞沉淀物,，即水垢、蒸汽和輸水管道,，使設(shè)備無法正常使用,。特別是在我國華北和西北等水質(zhì)硬度較高的地區(qū)，水垢引起的咖啡機(jī)設(shè)備故障大大提高了使用成本,。
美國精品咖啡協(xié)會(SCAA)詳細(xì)定義了咖啡泡沫水的質(zhì)量,，與我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的一些參數(shù)相比，見下表,。從比較中可以看出,，生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)和咖啡泡沫水的要求之間存在著不小的差異。
咖啡凈水一般使用過濾技術(shù)
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速穩(wěn)定發(fā)展,，凈水市場也蓬勃發(fā)展,，在引進(jìn)國外先進(jìn)科技和自主創(chuàng)新的雙模推進(jìn)下，我國的過濾技術(shù)水平迅速提高,?？Х葍羲I(lǐng)域廣泛使用超濾、反滲透,、離子交換,、活性炭過濾等技術(shù)手段。
1.超濾
超濾是膜過濾技術(shù)的一種,，根據(jù)運行條件分為四段過濾和錯誤過濾,，可以阻斷顆粒雜質(zhì)和高分子有機(jī)物，有效降低濁度和水中細(xì)菌*1,。超濾產(chǎn)品的優(yōu)點是運營成本低,，功能性不好，不能去除水中余氯的氣味,，不能解決鈣鎂離子引起的水垢問題,，不能調(diào)節(jié)水的總?cè)芙庑怨腆w含量(TDS)，以滿足高品質(zhì)咖啡的泡沫需求,。
2.反滲透
我國在反滲透技術(shù)的應(yīng)用上處于世界領(lǐng)先地位,，在海水淡化、鍋爐補(bǔ)給水,、電子行業(yè)超純,、中水回用等領(lǐng)域,，反滲透脫鹽技術(shù)都有很大的市長/市場份額。反滲透技術(shù)具有良好的海水淡化效果,，可以攔截水中的顆粒雜質(zhì),、細(xì)菌，去除水中的鈣鎂離子,，減少尺度,，同時降低總可溶性固體含量(TDS)。由于目前反滲透膜部件的產(chǎn)量較低,，大多數(shù)商用純水機(jī)都配備了外部儲水池，以滿足高峰水的需求,。反滲透技術(shù)也有一些缺點,。例如，內(nèi)部零部件的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜,，對運行和維護(hù)提出了更高的要求,，反滲透技術(shù)產(chǎn)生了一定比例(1:1 ~ 1:3)的廢水排放，使當(dāng)今對綠色節(jié)能和環(huán)境保護(hù)的重視程度不斷提高,。用反滲透純水作為咖啡氣泡水,，由于純水的總?cè)芙庑怨腆w含量(TDS)低，礦物質(zhì)少,，PH值呈酸性,，咖啡提取不足，口感平淡,，酸味突出,。
3.離子交換
離子交換技術(shù)較早應(yīng)用于脫鹽工藝，主要用于水處理軟化和純化,，其原理是利用離子交換樹脂攜帶的功能基團(tuán)與水中的陰陽離子交換,，以達(dá)到脫鹽的目的。(威廉莎士比亞,、離子交換,、離子交換、離子交換,、離子交換,、離子交換、離子交換)離子交換技術(shù)在商用咖啡凈水器應(yīng)用中主要以研修機(jī)的形式出現(xiàn),。鈉型軟化樹脂和水中的鈣鎂離子交換,，鈣鎂離子留在樹脂中，鈉進(jìn)入水中,，降低鈣鎂硬度,，達(dá)到減少水垢的目的。離子交換軟化技術(shù)對鈣鎂的硬度有較強(qiáng)的去除能力，減少水垢效果明顯,，適合水質(zhì)硬度高水垢問題嚴(yán)重的地區(qū),。缺點是離子交換后水中的鈉離子含量明顯提高，降低了咖啡口感體驗度,。以水質(zhì)條件總硬度為400 mg/L,、鈉含量為20 mg/L原水為例，經(jīng)過研修期后,，鈉離子含量增加到200 mg/L,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出咖啡泡沫水的推薦范圍，超過生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的上限,。因此,，建議以軟飲水機(jī)為主要目的，減少用設(shè)備水(而不是咖啡水或飲用水)澆灌時出現(xiàn)的設(shè)備故障,。(大衛(wèi)亞設(shè)),。
4.活性炭
活性炭吸附污染能力強(qiáng)，得益于巨大的比表面積(活性炭糖表面積可以達(dá)到600平方米左右),，活性炭可以有效去除水中的余氯,、異味和揮發(fā)性有機(jī)物，有效改善飲料的口感,，在水處理工藝中有廣泛的應(yīng)用,。簡單的活性炭過濾功能比較單一，因此活性炭過濾經(jīng)常與其他過濾技術(shù)手段一起使用,。
5.微濾
微過濾器也被稱為微孔過濾,，這意味著水在一定壓力下通過纖維網(wǎng)過濾介質(zhì)，水中的泥漿,、鐵銹和部分膠體雜質(zhì)被阻斷,，可以通過高分子有機(jī)物和無機(jī)鹽?？Х葍羲I(lǐng)域經(jīng)常使用聚丙烯熔體過濾器和聚丙烯折疊過濾器,，缺點是貨源充足，功能單一,，不能去除水中的氣味,、水垢和總可溶性固體含量(TDS)。
通過以上過濾技術(shù)比較,，可以發(fā)現(xiàn),，在水質(zhì)硬度較高的水垢嚴(yán)重地區(qū)，反滲透技術(shù)能夠更好地滿足咖啡凈水的過濾凈化需求,，去除水中顆粒雜質(zhì)和氣味,，減少鈣和鎂離子含量,，從而減少水垢發(fā)生的設(shè)備故障。但是,，要避免反滲透純水機(jī)水的總?cè)芙庑怨腆w含量(TDS)過低而產(chǎn)生的咖啡提取不足問題,。在總?cè)芙庑怨腆w含量(TDS)和水質(zhì)硬度較低的地區(qū)，為了在水中保存某些礦物成分,，可以不使用反滲透技術(shù),，使用微過濾器、活性炭等技術(shù)手段來滿足咖啡凈水需求,。
咖啡凈水案例分析
一家跨國餐飲連鎖M在中國擁有超過1000家咖啡餐廳,，利用阿拉比卡咖啡豆和半自動咖啡機(jī)為顧客提供咖啡飲料，咖啡釀造標(biāo)準(zhǔn)如下,。
m為咖啡餐廳選擇了3M SGLP2-BL混合配給水過濾系統(tǒng),。這個過濾系統(tǒng)的特點是，可以根據(jù)咖啡口味的不同需求任意調(diào)整水的TDS值,。其優(yōu)點是可以充分發(fā)揮水質(zhì)對咖啡的刺激功效。純凈水過低的總可溶性固體含量(TDS)
集成了3M SGLP2-BL混合批次水過濾系統(tǒng),、反滲透和活性炭微濾技術(shù)的優(yōu)點,，可以人工混合反滲透純凈水和純凈水，達(dá)到理想的水質(zhì),。同時,，一級二級膜過濾器排列對減少廢水排放量有效，內(nèi)置了不用電的供應(yīng)泵,，可以大大降低維護(hù)保障成本,。
幻燈片以查看下圖
通過M餐廳遍布全國各地的30家餐廳的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測，從各種原水質(zhì)量條件(最高TDS值為350mg/L,，最低值為110mg/L)到3M SGLP2-BL混合配給水過濾系統(tǒng),，總可溶性固體(TDS)檢測值穩(wěn)定在50。
好水,，好咖啡
隨著咖啡知識和文化的擴(kuò)散,，咖啡市場正在迎來更好的發(fā)展機(jī)會。水是咖啡的香香載體,，一杯美味的咖啡包羅萬象,，讓你像海納百川一樣演繹出各種味道和香氣。(莎士比亞,，莎士比亞,。)。
*1以大腸桿菌為指標(biāo)細(xì)菌
作者簡介：
盧峰Fred Lu(1979.07),，男,，就讀于環(huán)境工程系,、武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院及同濟(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),，目前就職于3M中國有限公司,。
電子郵件：[email protected]
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