分析研磨咖啡的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及研磨咖啡的粉末的结构分析的方法，且特别设及分析咖啡粉粒度的方 法。
【背景技术】
[0002] 用于例如蒸馈(espresso)或美式咖啡等即饮饮料的烘赔咖啡，必须首先研磨，即 处理成粉末形式，W更好地与通过咖啡W提取饮料的水相互作用。
[0003] 满足消费者口味的咖啡、特别是蒸馈咖啡的制备取决于很多方面，其中咖啡粉的 粒度起重要作用。在传统的蒸馈咖啡的制备中，例如在咖啡吧和餐馆中，咖啡W颗粒购买， 并且通过计量装置的手段来现场进行颗粒的粉碎，该装置进行研磨、分散研磨的咖啡。研磨 的程度和其控制常常依靠咖啡店侍者的经验，在产品颗粒和/或配制的饮料的质量变化的 情况下侍者进行校正。
[0004] 在大规模零售贸易中，咖啡通常W真空包装或罐装的研磨咖啡，或处于即用的胶 囊(capsule)或粉囊包(pod)的形式出售。上市产品的研磨程度的分析，对于生产商和买方 二者的质量控制或了解产品特征都是适合或期望的。
[0005] 为此，开发了用于测定和分析咖啡粉粒度的分析技术。一般而言，研究最多的特征 是研磨咖啡的颗粒的粒度。粒度通常通过确定研磨咖啡的分布曲线来控制，所述分布曲线 为形成咖啡粉的颗粒尺寸的函数，通常用粒度曲线表示。
[0006] 已知的快速廉价的方法是筛分，其中使用筛目逐渐变窄的系列筛，筛垂直堆叠排 列。预定量的咖啡粉置于筛顶部，并震摇所有一系列的筛，然后称量各筛上收集的粉末的重 量。但是，结果取决于使用的粉末的量、震摇运动的持续时间、使用的筛的数目、W及调整咖 啡粉中颗粒聚集的环境因素(例如湿度）。
[0007] 咖啡颗粒的尺寸可通过光学显微镜直接估计。将粉末样品分布在绘制有指示微米 刻度的网格的载玻片上。除了统计学上不显著的与分析样品的代表性相关的问题W外，两 种颗粒度的评价只可能用运样的技术进行，即光学平面中测定的长度和宽度。
[000引越来越多采用的方法是使用可见或近红外的低功率激光束的激光衍射测定。激光 束穿过小室中含有的咖啡粉样品，从而生成提供关于颗粒度分布信息的衍射图样。此技术 可能测定的尺寸范围通常包含在约1和IO 3微米之间。样品中的粉末可分散在悬浮液中，或 处于干分散物中。激光衍射技术基于样品的"累积"测定来获得具有某尺寸的颗粒的百分体 积。
[0009]最近发表了关于用X-射线微断层照相(microtomogra地y)来获得咖啡豆（未研磨） 的微结构性质的研究。在发表于?Journal Of Food Science，vol.76(2011) ,222-231页的 ('Evaluation of microstructural properties of coffee beans by synchrotron X-ray micro tomography: a methodological approach，'中，Paola Pittia 等人描述了使用基 于同步加速器X-射线的微断层照相作为非破坏性成像技术，来研究未加工或烘赔咖啡豆的 微结构性质。用此技术重建2D图像并获得颗粒的3D图像，将其用于计算并定量颗粒的孔隙 率。
[0010] 在发表于Journal of Food Engineering, vol. 108(2012) ,232-237页的乂offea arabica beans microstructural changes induced by roasting: An X-ray microtomogra地ic investigation"中，P.Frisullo等人掲示了通过整粒烘赔咖啡豆的X-射线微断层照相获得的3D图像。作者声称，由3D图像分析可推导出尺寸、形状、总体积分布、 孔隙率和密度，并对由烘赔热处理期间产生的高内压所导致的微结构的结构变化进行定 量。
[0011] 在发表于Journal of Colloid and Inte;rface Science ,Vol. 409(2013), 203-210 页的"X-ray computed micro tomography for drop shape analysis and contact angle measurement"中，M. Santini等人通过X-射线计算机微断层照相（微CT)研究了雾化 流体与固体表面、特别是沉积在表面上的单个微滴之间的相互作用。重建液滴的=维表面， W在液滴-表面对的实际截面上W约9WI1的分辨率进行接触角测定。
[0012] 在('3D X-ray Micro Computed Tomography on Multiphase Drop Interfaces: From Biomimetic to Functional Applications"中，M. Santini和M.Guilizzoni描述了通 过相互作用多相微CT的方手段分析的S个例子，两例是叶片上水的固着液滴（sessile 化op)的微CT，第S例是人造表面即适应气体扩散的材料层(G化)上的水的固着液滴。
【发明内容】
[0013] 申请人观察到，通常激光衍射测定并不允许测定"即用的"咖啡粉，例如容纳于胶 囊或粉囊包中的咖啡粉。申请人意识到，获得容纳于例如塑料或侣制容器中的咖啡颗粒的 尺寸分布的信息将会是有益的。
[0014] 本申请设及分析研磨咖啡样品的结构的方法，所述方法包括：
[0015] -接收研磨咖啡样品的多幅二维射线照相图像，所述图像是当样品旋转时，通过检 测穿过样品的X-射线借助计算机X-射线断层照相使多幅射线照相图像的每一幅与样品的 各旋转角度相关的方式而获得的，所述旋转角度限定了样品相对于射线束的主入射方向的 取向；
[0016] -用多幅射线照相图像进行断层照相重建，从而生成代表样品=维重建的重建立 体数字图像（reconstructed volumetic digital image);
[0017] -处理重建立体数字图像W获得经处理的立体数字图像，从而鉴别研磨咖啡样品 的彼此分离的多个研磨咖啡颗粒，各颗粒由立体表面积(VOIumetriC surface)Ag和颗粒体 积Vg限定，和
[0018] -确定经处理的立体数字图像中多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一个维度的 量值。
[0019] 优选地，多个研磨咖啡颗粒组成研磨咖啡样品。
[0020] -些优选的实施方案记载了分析研磨咖啡样品的粒度的方法，其中，确定样品中 包含的多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一个维度的量值包括确定各个颗粒的体积值 Vg，所述方法还包括：
[0021] -由多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的体积值Vg计算各自的颗粒直径；
[0022] -计算作为颗粒的体积值Vg之和的多个研磨咖啡颗粒的总体积，和
[0023] -计算作为颗粒直径的函数的相对于总体积的百分体积，W便获得样品中存在的 研磨咖啡颗粒的粒度分布。
[0024] 优选地，所述方法进一步包括，在计算相对于多个研磨咖啡颗粒的总体积的百分 体积之前，规定多个粒度等级，其中各粒度等级规定颗粒直径值的数值范围，数值范围按升 序排列，并由各自的直径平均值确定，且粒径分布是直径平均值的函数。
[0025] 优选地，多个研磨咖啡颗粒组成研磨咖啡样品，并且总体积是样品的总体积。
[0026] 在一些优选的实施方案中，确定多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的至少一个维度的 量值的步骤包括，确定各个颗粒的立体表面积值Ag和体积值Vg，所述方法进一步包括：
[0027] -计算作为多个研磨咖啡颗粒的各个颗粒的立体表面积值Ag之和的多个研磨咖啡 颗粒的总表面积；
[0028] -由各个研磨咖啡颗粒的体积值Vg计算各自的颗粒直径，和
[0029] -计算作为颗粒直径的函数的相对于研磨咖啡颗粒的总立体表面积的百分立体表 面积值，W获得样品中存在的多个研磨咖啡颗粒的表面尺寸的