Banner water for coffee 2

น้ำสำหรับกาแฟตอนที่ 2 การปรับน้ำและเลือก เครื่องกรองน้ำ ( Water for Coffee part 2 )

หลังจากที่ทราบว่า Impurity ในน้ำเช่น pH, Total Hardness,และ Alkalinity ส่งผลกระทบต่อรสชาติของกาแฟอย่างไร

แต่ตามธรรมชาติแล้วลักษณะของน้ำในแต่ละพื้นที่มีความแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มา การที่จะปรับน้ำให้ได้ลักษณะตามที่ต้องการจำเป็นต้องมีความเข้าใจเรื่องการ

ปรับสภาพน้ำ

การวัดน้ำ  

สิ่งแรกที่จำเป็นต้องทำก่อนที่จะทำการปรับองค์ประกอบ (Impurity) ในน้ำคือการหาว่าน้ำที่ใช้นั้นมีส่วนประกอบอะไรบ้าง

ส่วนประกอบของน้ำมีผลต่อรสชาติกาแฟอย่างไรอ่าน น้ำสำหรับกาแฟตอนที่ 1 : คุณภาพน้ำ (Water for Coffee part 1 : Water Quality)

การวัดค่าองค์ประกอบภายในน้ำที่ส่งผลต่อรสชาติของกาแฟสามารถแบ่งออกได้เป็น 4 หัวข้อด้วยกัน

  1. การวัด TDS
  2. การวัดความกระด้างของน้ำ (Total Hardness)
  3. การวัด Alkalinity ของน้ำ
  4. การวัด pH ของน้ำ

การวัดค่าทั้งหมดสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์วัดคุณภาพของน้ำยี่ห้อต่างๆที่มีอยู่ในตลาด 

หลังจากวัดค่าที่ค่าน้ำได้แล้วสามารถนำค่า Total Hardness และ Alkalinity มาเขียนลงในตารางด้านล่างเนื่องจากค่า Total Hardness และ Alkalinity มีผลต่อรสชาติกาแฟมากที่สุด

Water for Coffee Chart

 

ตารางสำหรับวัดน้ำตัวอย่าง 

การปรับสภาพน้ำ และการเลือกเครื่องกรองน้ำ

เมื่อทราบว่าองค์ประกอบของน้ำที่ใช้ประกอบไปด้วยแร่ธาตุชนิดใดบ้างขั้นตอนต่อมาคือการปรับสภาพน้ำ โดยหนึ่งในวิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับสภาพน้ำก็คือการเลือกชนิดเครื่องกรองให้เหมาะสม

เครื่องกรองที่มีขายอยู่ในตลาด สามารถแบ่งออกเป็นทั้งหมด 4 แบบด้วยกัน

ได้แก่

  1. กรองหยาบ กรองละเอียด
  2. กรองคาร์บอน
  3. กรอง Resin (Softener)
  4. กรอง Reverse Osmosis

ในบทความนี้จะสมมุติว่าเมื่อน้ำผ่านเครื่องกรองแต่ละชนิดจะส่งผลต่อค่าของ Total Hardness และ Alkalinity อย่างไร 

โดยน้ำที่ต้องการจะปรับมีค่าของน้ำอยู่ที่ Total Hardness 160 ppm CaCO3  และ Alkalinity อยู่ที่ 80 ppm CaCO3 (จุดสีแดง)

ค่าน้ำของน้ำตัวอย่าง 

1.กรองหยาบและกรองละเอียด

เครื่องกรองประเภทนี้จะเป็นเครื่องกรองประเภท Mechanical หรือ เครื่องกรองเชิงกลซึ่งทำการกรองน้ำโดยให้น้ำไหลผ่านชั้นกรองที่ประกอบไปด้วยรูขนาดเล็กๆ สารต่างๆที่มีขนาดใหญ่กว่าขนาดของรูไม่สามารถไหลผ่านไปได้ ซึ่งเหมาะกับการกรองตระกอน หรือสารต่างๆที่มีขนาดใหญ่กว่า แต่เครื่องกรองประเภทนี้จะไม่สามารถกรองแร่ธาตุต่างๆที่ละลายอยู่ในน้ำได้ แต่จะเหมาะจะเป็นไส้กรองชั้นแรกก่อนที่น้ำจะไหลเข้าสู่ตัวกรองตัวอื่นต่อไป

Mechanical-filter

การทำงานของกรองหยาบ 

ดังนั้นเมื่อน้ำผ่านเครื่องกรองแบบกรองหยาบหรือกรองละเอียดค่าของ Total Hardness และ Alkalinity จะไม่มีการเปลี่ยนแปลง

ค่าน้ำของน้ำตัวอย่างเมื่อผ่านกรองหยาบ 

2. ไส้กรอง Carbon, Activated Carbon หรือ Carbon Block

ไส้กรอง Carbon ทำงานคล้ายกับไส้กรองหยาบ หรือ ไส้กรองละเอียด แต่การกรองสารไว้กับไส้กรอง Carbon จะใช้กระบวนการ Adsorption 

เนื่องจากการใช้ Carbon มีรูพรุนจำนวนมากส่งผลให้มีพื้นที่ผิวค่อนข้างสูง ทำให้สามารถจับสารประกอบพวก Organic และ Cholineได้เป็นอย่างดี

รูปสมมุติของผง Carbon

ดังนั้นไส้กรองแบบ Carbon เหมาะกับเพิ่มคุณภาพน้ำด้วยการกรองเอากลิ่นที่ไม่พึงประสงค์ , Chlorine และ รสชาติที่ไม่พึงประสงค์ออกจาก แต่ไส้กรอง Carbon ไม่สามารถลงปริมาณ Total Hardness หรือ Alkalinity ในน้ำลงได้

ค่าน้ำของน้ำตัวอย่างเมื่อผ่านกรอง Carbon

3. ไส้กรองแบบ Resin 

Resin หรือที่ถูกเรียกว่าไส้กรองแบบ Softener โดยที่ด้านในจะประกอบไปด้วยเม็ด Resin เล็กๆจำนวนมาก ซึ่ง Resin แต่ละชนิดจะถูกผลิตขึ้นจากสารชนิดต่างๆ

การทำงานของ Resin นั้นจะเป็นดังต่อไปนี้

ตัว Resin จะเคลือบไปด้วยสารที่สามารถดักจับ Ion ในน้ำชนิดต่างๆได้ ดังนั้นเมื่อน้ำเคลื่อนผ่าน Resin จะเกิดการแลกเปลี่ยนสารภายในน้ำกับสารที่อยู่บนผิวของ Resin ทำให้ปริมาณของ Ion นั้นๆลดลง

Resin filter 1

 

1). ปริมาณ Ca2+ ในน้ำได้ถูกดึงดูดด้วยสารที่เคลือบ Resin 2). เกิดการแลกเปลี่ยน Ca2+ กับสารที่เคลือบ Resin ทำให้ปริมาณ Ca2+ ลดลง

โดยทั่วไปไส้กรองแบบ Resin จะใช้ในการปรับลดปริมาณ Ca2+ หรือ Mg2+  ดังนั้นเมื่อใช้กรองแบบ Resin แล้วก็จะพบว่า Total Hardness มีปริมาณลดลง

ค่าน้ำของน้ำตัวอย่างเมื่อผ่านกรอง Resin ที่ใช้จับ Ca2+

แต่สำหรับเครื่องกรองบางชนิดตัว Resin  ได้ถูกออกแบบมานอกจากมีไว้เพื่อปรับปริมาณ Total Hardness ยังถูกออกแบบมาเพื่อปรับปริมาณ Alkalinity ไปด้วยพร้อมกัน

1). ปริมาณ Ca2+ และ HCO3-ในน้ำได้ถูกดึงดูดด้วยสารที่เคลือบ Resin 2). เกิดการแลกเปลี่ยน Ca2+ และ HCO3- สารที่เคลือบ Resin  3). ทำให้ปริมาณ Ca2+ และ HCO3- ลดลง

ดังนั้นเมื่อใช้เครื่องกรองแบบนี้ปริมาณ Total Hardness และ Alkalinity จะลดลง

ค่าน้ำของน้ำตัวอย่างเมื่อผ่านกรอง Resin ที่ใช้จับ Ca2+ และ HCO3-

4. Reverse Osmosis (RO)

เครื่องกรองแบบสุดท้ายที่เป็นที่นิยมในตลาดคือเครื่องกรอง Reverse Osmosis (RO)

หลักการทำงานของ Osmosis ประกอบด้วยเยื่อเลือกผ่าน และสารที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน น้ำที่มีความเจือจางจะเคลื่อนที่ผ่านเยื่อเลือกผ่านไปสู่น้ำที่มีที่ความเข้มข้นสูงกว่า

Osmosis

Osmosis

เครื่องกรองแบบ Reverse Osmosis ทำงานตรงข้ามกับกระบวนการ Osmosis โดยดันน้ำที่มีความเข้มข้นสูงผ่านเยื่อเลือกผ่าน ทำให้สารที่มีขนาดใหญ่ไม่สามารถผ่านเยื่อเลือกผ่านได้ ทำให้น้ำที่ได้มีความสะอาด และมีปริมาณแร่ธาตุต่ำ

Reverse Osmosis

เมื่อใช้เครื่องกรอง  Ro น้ำที่ได้จะมี TDS ลดลงเหลือไม่เกิน 10 และปริมาณ Total Hardness หรือ Alkalinity ลดลงใกล้กับศูนย์

ดังนั้นเครื่องกรองแบบ Reverse Osmosis จึงเป็นตัวเลือกหนึ่งในการผลิตน้ำที่มีปริมาณแร่ธาตุต่ำ หรือสามารถให้น้ำที่มีคุณภาพใกล้เคียงกันตลอด แต่การที่น้ำมีแร่ธาตุน้อยอาจจะทำให้เกิดการกัดกร่อนได้

จะเห็นว่ามีเครื่องกรองต่างๆที่สามารถปรับลดปริมาณ Total Hardness และ Alkalinity ลงได้ แต่ถ้าต้องการปรับลดปริมาณ Alkalinity อย่างเดียวจะต้องทำอย่างไร

การปรับ Alkalinity 

การปรับลดปริมาณ Alkalinity ทำได้ค่อนข้างยากแต่สามารถทำให้โดยการเติมกรดลงไปในน้ำทำให้ปริมาณ HCO3- ลดลง แต่เมื่อเป็นการใช้งานจริงจะไม่ค่อยสะดวกนักทำให้การปรับ Alkalinity ไม่เป็นที่นิยม

สรุป

การปรับคุณภาพน้ำโดยใช้เครื่องกรองจำเป็นต้องเลือกชนิดของเครื่องกรองให้เหมาะสมกับการปรับคุณภาพน้ำ

  1. Softener จะใช้ปรับลดปริมาณ Total Hardness 
  2. Softener Resin และ Alkalinity Resin ใช้ปรับลดปริมาณ Total Hardness และ Alkalinity ไปพร้อมกัน
  3. Reverse Osmosis (Ro) ลดปริมาณ Total Hardness และ Alkalinity ให้เหลือใกล้เคียงกับศูนย์
  4. Strong Acid ใช้ปรับปริมาณ Alkalinity ให้ลดลง

นอกจากนี้ยังมีเครื่องกรองบางประเภทที่สามารถเพิ่มปริมาณแร่ธาตุให้กับน้ำได้

น้ำกับเครื่องชงกาแฟ

หนึ่งในปัญหาสำคัญสำหรับผู้ใช้เครื่องชงกาแฟคือตระกรัน แม้ว่าตระกรันจะเกิดจากการรวมตัวกันของ Calcium ใน Total Hardness และ  HCO2- ใน Alaklinity แต่การมีค่าทั้งสองในปริมาณมากก็ไม่ได้หมายความว่าการเกิดตระกรันจะเกิดง่ายตามไปด้วย

การเกิดตระกรันต้องเกินจากสภาพที่เหมาะสมโดยสามารถตรวจสอบลักษณะของน้ำว่าเหมาะสมกับการเกิดตระกรันได้จากสมการ

Langelier Saturation Index

ตัวแปรที่ใช้ในการคำนวนประกอบด้วย

  1. อุณหภูมิของน้ำ
  2. ค่า TDS 
  3. ค่า pH ของน้ำ
  4. ค่า Total Hardness
  5. ค่า Alkalinity

ค่าที่ได้จะออกมาเป็นตัวเลข

โดยเลขที่อยู่ในช่วง -0.3 ถึง 0.3 จะเป็นค่าที่สมดุลไม่เกิดตระกรัน แต่ถ้าค่าติดลบมากจะทำให้เกิดการกัดกร่อน หรือถ้าค่าสูงกว่า 0.3 จะทำให้เกิดตระกรัน

Reference

Water For Coffee, Maxwell Colonna-Dashwood and Christopher H. Hendon

SCAE Water for Coffee extraction

Water the main ingredient in coffee by La mazocco 

 
Thank You Beans Here

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *