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應用專欄 | 以咖啡為代表的混合飲品顆粒物料的大樣本高效率的粒度測量

德國Retsch（萊馳） 2023-06-17 | 閱讀：785

從藍山咖啡的中性調和又回味無窮，到古巴水晶山咖啡的加勒比風情,；從曼特寧的醇香特濃到夏威夷咖啡那經過深度烘培后的獨特香氣,。不同種類的咖啡豆經過烘培工藝后，研磨成不同細度的咖啡粉末,，或是單品或是混合,，不同咖啡品牌對自己的咖啡飲品有著不同的配比和理解，再匹配上不同的沖泡調制方法,，最后則呈現出各具特色又質量嚴格把關的精品咖啡,。

咖啡粉通常具有較寬的粒度分布，具有明顯的細和粗部分,。細顆粒部分可以小于100μm,，粗顆粒部分可達2 mm,。而不同的品牌不同的口味的咖啡粉末的顆粒度配比不同，如果咖啡粉末的顆粒細度未經細致研究與嚴格控制,，咖啡粉末與沖泡過程的持續(xù)時間和溫度難以達到最佳匹配,。粉末分布過粗則存在風味提取不足的風險，提取不足的咖啡（研磨過粗）幾乎沒有香氣和回味,?？Х确鄯植荚郊殻梢栽诟痰臅r間內提取出更多的成分,，但過度提取的咖啡（研磨過細）由于溶解成分（如單寧酸）過多而嘗起來很苦,，從而掩蓋了本應凸顯的芳香效果，從而使飲感大打折扣,。

此外,，咖啡粉末由于其高油含量、寬粒度分布和不規(guī)則的顆粒形狀,，咖啡顆?；蛘叻勰┏３１憩F出強烈的團聚傾向。如何得到有代表性且均勻分散的粉末樣本,，如何可靠地確定其顆粒大小分布,，從而可以在各個制備過程中實現可重復的研磨，最終穩(wěn)定的制作出口感極佳,、香氣平衡的咖啡,，是每個咖啡廠家在實驗室研發(fā)和生產質控中必須解決的問題。

如何高效檢測咖啡粉末得到更多維的數據,？

得益于獲得專利的雙攝像頭系統(tǒng)和由此產生的非常寬的動態(tài)測量范圍,，采用高速動態(tài)圖像法的CAMSIZER X2可以對不同工藝下的不同分布的咖啡原粉，以極高的高分辨率和優(yōu)秀的統(tǒng)計可靠性進行直接測量,。這如圖所示,，從very fine(超細紅色曲線)至2mm（粗磨藍色曲線）的極寬范圍的粗細不利不同的咖啡粉，在CAMSIZER X2 的檢測下的一覽無遺,，得到咖啡顆粒不同維度的數據并且圖像法的粒度分布數據Xc-min 可以與傳統(tǒng)的篩分結果準確的兼容和比對,。這對食品行業(yè)大量的篩分分析用戶是相當有意義的。

咖啡粉末顆粒檢測實例

在使用CAMSIZER X2測量過程中,，我們使用極低壓 5kPa,，將大樣本下取樣的咖啡顆粒非破壞性的分散在X-Jet樣品進料模塊中。從而再現了四種不同研磨度的咖啡顆粒物料的經典分布,。在1分半鐘-3分鐘的測試時間中,，每種物料得到從幾十萬顆到兩百萬顆粒不等的圖像法顆粒統(tǒng)計信息。從而短時間，高效率,，高精度的得到了大樣本下的具有代表性的準確結果和大量的顆粒影像,。

粒徑分布：圖像法與篩分法的對比

Camsizer測量得到的粒徑圖（顆粒度微米到毫米）

傳統(tǒng)篩分法得到的粒徑分布散點連線圖

粒徑分布的同圖對比可看出，圖像法不但能兼容傳統(tǒng)篩分結果,，而且能更精細與充分的表達粒徑分布

圖像法可提供更卓越的細節(jié)影像與圖像數據庫

Camsizer測量得到的粒形圖

Camsizer測量得到的球形度細節(jié)（以粗磨為例）

結論與討論

動態(tài)圖像法與篩分和激光衍射法對比

傳統(tǒng)上,，咖啡粉的粒度分布是通過分析篩分來確定的，或者很多實驗室也用激光衍射方法來對食品,，飲品的加工物料及制程進行分析與控制,。但這兩種方法在測試動態(tài)范圍、全范圍的測試準確性和大顆粒敏感性方面都有一定的局限性,。

1傳統(tǒng)篩分法則需要耗費大量的人工和清潔時間,，也容易產生篩網堵塞，從而造成測試誤差,，并且數據維度較單一,。

2激光衍射法就被證明在大顆粒測試方面的局限性和干法測試重復性的欠缺。

3動態(tài)圖像法的獨特優(yōu)勢：以高品質的咖啡為代表的混合飲品顆粒的生產及其控制,，其針對各自的制備過程進行了高度優(yōu)化,，必須符合非常嚴格的質量規(guī)范。針對性的質量分析和研發(fā)實驗要求準確度與易用性兼?zhèn)涞默F代測試儀器,，高吞吐量的質控檢測對時間效率成本又提出了很高的要求,。這些通常只能通過動態(tài)成像方法進行檢查。動態(tài)成像方法提供寬范圍的測試范圍,，豐富的數據維度，同時具有穩(wěn)定,，高樣本吞吐量,，被證明是非常適合咖啡，或以咖啡為代表的食品沖飲品的粒度粒形測試和實時的質量過程控制,。

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旗下五大品牌：德國Retsch（萊馳）粉碎,、研磨,、篩分設備，德國Microtrac MRB（麥奇克萊馳）多功能粒度粒形分析儀,，Carbolite?Gero（卡博萊特?蓋羅）烘箱,、高溫烘箱、箱式馬弗爐,、灰化爐,、管式馬弗爐、氣氛馬弗爐,、真空馬弗爐,、高溫馬弗爐及工業(yè)定制爐,，Eltra（埃爾特）碳/氫/氧/氮/硫元素分析儀，QATM（奧德鎂）切割機,、鑲嵌機,、磨拋機、硬度計,。

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