应用专栏 | 以咖啡为代表的混合饮品颗粒物料的大样本高效率的粒度测量

关于咖啡粉末的硬核知识

从蓝山咖啡的中性调和又回味无穷，到古巴水晶山咖啡的加勒比风情；从曼特宁的醇香特浓到夏威夷咖啡那经过深度烘培后的独特香气。不同种类的咖啡豆经过烘培工艺后，研磨成不同细度的咖啡粉末，或是单品或是混合，不同咖啡品牌对自己的咖啡饮品有着不同的配比和理解，再匹配上不同的冲泡调制方法，最 后则呈现出各具特色又质量严格把关的精品咖啡。

咖啡粉通常具有较宽的粒度分布，具有明显的细和粗部分。细颗粒部分可以小于100μm，粗颗粒部分可达2 mm。而不同的品牌不同的口味的咖啡粉末的颗粒度配比不同，如果咖啡粉末的颗粒细度未经细致研究与严格控制，咖啡粉末与冲泡过程的持续时间和温度难以达到最 佳匹配。粉末分布过粗则存在风味提取不足的风险，提取不足的咖啡（研磨过粗）几乎没有香气和回味。咖啡粉分布越细，可以在更短的时间内提取出更多的成分，但过度提取的咖啡（研磨过细）由于溶解成分（如单宁酸）过多而尝起来很苦，从而掩盖了本应凸显的芳香效果，从而使饮感大打折扣。

此外，咖啡粉末由于其高油含量、宽粒度分布和不规则的颗粒形状，咖啡颗粒或者粉末常常表现出强烈的团聚倾向。如何得到有代表性且均匀分散的粉末样本，如何可靠地确定其颗粒大小分布，从而可以在各个制备过程中实现可重复的研磨，最 终稳定的制作出口感极 佳、香气平衡的咖啡，是每个咖啡厂家在实验室研发和生产质控中必须解决的问题。

如何高效检测咖啡粉末得到更多维的数据？

得益于获得专 利的双摄像头系统和由此产生的非常宽的动态测量范围，采用高速动态图像法的CAMSIZER X2可以对不同工艺下的不同分布的咖啡原粉，以极高的高分辨率和优秀的统计可靠性进行直接测量。这如图所示，从very fine(超细红色曲线)至2mm（粗磨蓝色曲线）的极宽范围的粗细不利不同的咖啡粉，在CAMSIZER X2 的检测下的一览无遗，得到咖啡颗粒不同维度的数据并且图像法的粒度分布数据Xc-min 可以与传统的筛分结果准确的兼容和比对。这对食品行业大量的筛分分析用户是相当有意义的。

咖啡粉末颗粒检测实例

在使用CAMSIZER X2测量过程中，我们使用极低压 5kPa，将大样本下取样的咖啡颗粒非破坏性的分散在X-Jet样品进料模块中。从而再现了四种不同研磨度的咖啡颗粒物料的经典分布。在1分半钟-3分钟的测试时间中， 每种物料得到从几十万颗到两百万颗粒不等的图像法颗粒统计信息。从而短时间，高效率，高精度的得到了大样本下的具有代表性的准确结果和大量的颗粒影像。

粒径分布：图像法与筛分法的对比

Camsizer测量得到的粒径图（颗粒度微米到毫米）

传统筛分法得到的粒径分布散点连线图

粒径分布的同图对比可看出，图像法不但能兼容传统筛分结果，而且能更精细与充分的表达粒径分布

图像法可提供更卓 越的细节影像与图像数据库

Camsizer测量得到的粒形图

Camsizer测量得到的球形度细节（以粗磨为例）

结论与讨论

动态图像法与筛分和激光衍射法对比

传统上，咖啡粉的粒度分布是通过分析筛分来确定的，或者很多实验室也用激光衍射方法来对食品，饮品的加工物料及制程进行分析与控制。但这两种方法在测试动态范围、全范围的测试准确性和大颗粒敏感性方面都有一定的局限性。

1、传统筛分法则需要耗费大量的人工和清洁时间，也容易产生筛网堵塞，从而造成测试误差，并且数据维度较单一。

2、激光衍射法就被证明在大颗粒测试方面的局限性和干法测试重复性的欠缺。

3、动态图像法的独特优势：以高品质的咖啡为代表的混合饮品颗粒的生产及其控制，其针对各自的制备过程进行了高度优化，必须符合非常严格的质量规范。针对性的质量分析和研发实验要求准确度与易用性兼备的现代测试仪器，高吞吐量的质控检测对时间效率成本又提出了很高的要求。这些通常只能通过动态成像方法进行检查。动态成像方法提供宽范围的测试范围，丰富的数据维度，同时具有稳定，高样本吞吐量，被证明是非常适合咖啡，或以咖啡为代表的食品冲饮品的粒度粒形测试和实时的质量过程控制。