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            應(yīng)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

            應(yīng)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:742

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            從藍(lán)山咖啡的中性調(diào)和又回味無窮,到古巴水晶山咖啡的加勒比風(fēng)情;從曼特寧的醇香特濃到夏威夷咖啡那經(jīng)過深度烘培后的獨特香氣。不同種類的咖啡豆經(jīng)過烘培工藝后,研磨成不同細(xì)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(diào)制方法,最后則呈現(xiàn)出各具特色又質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)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(xì)和粗部分。細(xì)顆粒部分可以小于100μm,粗顆粒部分可達(dá)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(xì)度未經(jīng)細(xì)致研究與嚴(yán)格控制,咖啡粉末與沖泡過程的持續(xù)時間和溫度難以達(dá)到最佳匹配。粉末分布過粗則存在風(fēng)味提取不足的風(fēng)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?xì),可以在更短的時間內(nèi)提取出更多的成分,但過度提取的咖啡(研磨過細(xì))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(yīng)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,咖啡顆粒或者粉末常常表現(xiàn)出強(qiáng)烈的團(tuán)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(xiàn)可重復(fù)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(chǎn)質(zhì)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(shù)據(jù)?


            得益于獲得專利的雙攝像頭系統(tǒng)和由此產(chǎn)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(jìn)行直接測量。這如圖所示,從very fine(超細(xì)紅色曲線)至2mm(粗磨藍(lán)色曲線)的極寬范圍的粗細(xì)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(shù)據(jù)并且圖像法的粒度分布數(shù)據(jù)Xc-min 可以與傳統(tǒng)的篩分結(jié)果準(zhǔn)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(dāng)有意義的。


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            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(jìn)料模塊中。從而再現(xiàn)了四種不同研磨度的咖啡顆粒物料的經(jīng)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(zhǔn)確結(jié)果和大量的顆粒影像。


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            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)


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            傳統(tǒng)篩分法得到的粒徑分布散點連線圖


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            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(jié)果,而且能更精細(xì)與充分的表達(dá)粒徑分布


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            圖像法可提供更卓越的細(xì)節(jié)影像與圖像數(shù)據(jù)庫

            Camsizer測量得到的粒形圖


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            Camsizer測量得到的球形度細(xì)節(jié)(以粗磨為例)


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            結(jié)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(jìn)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(zhǔn)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(chǎn)生篩網(wǎng)堵塞,從而造成測試誤差,并且數(shù)據(jù)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(fù)性的欠缺。


            3動態(tài)圖像法的獨特優(yōu)勢:以高品質(zhì)的咖啡為代表的混合飲品顆粒的生產(chǎn)及其控制,其針對各自的制備過程進(jìn)行了高度優(yōu)化,必須符合非常嚴(yán)格的質(zhì)量規(guī)范。針對性的質(zhì)量分析和研發(fā)實驗要求準(zhǔn)確度與易用性兼?zhèn)涞默F(xiàn)代測試儀器,高吞吐量的質(zhì)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(jìn)行檢查。動態(tài)成像方法提供寬范圍的測試范圍,豐富的數(shù)據(jù)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(zhì)量過程控制。


            弗爾德(上海)儀器設(shè)備有限公司隸屬全球技術(shù)領(lǐng)先者-弗爾德集團(tuán)旗下,提供最先進(jìn)的樣品處理與分析設(shè)備及解決方案。


            旗下五大品牌:德國Retsch(萊馳)粉碎、研磨、篩分設(shè)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(jī)、鑲嵌機(jī)、磨拋機(jī)、硬度計。


            服務(wù)于全球無數(shù)實驗室、制造商和科研機(jī)構(gòu),是客戶最忠實的合作伙伴。弗爾德致力于和客戶共同進(jìn)步成長,為客戶提供有效可靠的產(chǎn)品、流程和工藝方法,使其能夠更安全、更高效、更持久地發(fā)展業(yè)務(wù)。我們希望通過不懈努力,不斷推動技術(shù)進(jìn)步,使世界變得更加健康和安全。


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